第2章结构计算简图物体受力分析

§2-2 结构计算简图
▲固定铰支座 能约束竖向和水平运动的支座称为：固定铰支座 表示方法：
例如：把屋架放在柱顶上，并与柱顶的预埋件连 接，这样的支座可简化成固定铰支座。
§2-2 结构计算简图
▲固定支座 能约束竖向、水平和转动的支座称为：固定支座 表示方法：
例如：柱子与基础完全现浇在一起，而且柱子的 钢筋插入基础一定距离，那么柱子的支座就可简 化成固定支座。
§2-3 物体受力分析
物体系统：若干构件通过某种连接方式组成可以传 递运动或承受荷载的机构或结构。 受力图 ① 确定研究对象，分析周围物体； ② 解除约束，取分离体； ③ 在分离体上画上主动力； ④ 在分离体解除约束处，根据约束类型画上约反 力。
对于指向确定的约束反力，要正确画出其指向；对于 不能事先确定指向的约束反力，其指向可以假设。
§2-1 1、柔索
绳
皮带
链条
约束和约束力
A P
A
O1
O2
B
A
O1
O2
B
FA
O1
FB FA
O1
FA P
F A
O2
FB F A
O2
§2-1 约束和约束力
§2-1 约束和约束力
绳 索 链 条 皮 带
§2-1 约束和约束力
2、光滑接触面

PA
固定平面 固定曲面 齿轮的齿面
例如：图示现浇钢筋混凝土框架的结点
表示方法：
§2-2 结构计算简图
3）计算简图示例
§2-2 结构计算简图
钢筋混凝土屋架
§2-2 结构计算简图
2、平面杆系结构的分类
1）梁 有简支梁、悬臂梁、曲梁、多跨静定梁和超静定梁 等。
§2-2 结构计算简图
2）拱 有三铰拱、两铰拱、无铰拱等。
3）桁架
§2-2
§2-3 物体受力分析
画出下列各构件的受力图
§2-3 物体受力分析
画出下列各构件的受力图
§2-3 物体受力分析
画出下列各构件的受力图
§2-3 物体受力分析
例1 一个梯子AB，两端放在光滑面上，在C点一水
平绳联结，梯子重量为P，作用在D点，见图(a)。
对梯子AB受力分析。 解：
y A
1) 取梯子AB为研究对象
盆
骨
与
股
骨
之 间
球
的 球
股骨
铰
连
接
球窝 盆骨
§2-1 约束和约束力
6、径向轴承与止推轴承
径向轴承
A
y

A
FAy A
x
FAz z
§2-1
止推轴承
约束和约束力
z

A
FAx
A
y


x FAz
FAyLeabharlann zFBz
y
B
FBy
B
FBx
x
§2-1 约束和约束力
7、固定端约束
F
A
FAy
MA
A FAx
D
30 0
P C
2) 建立坐标系如图(a)

A P
FA
D
x z (a) B
3) 受力如图(b)

C
FC
B
(b ) FB
§2-3 物体受力分析
y
q
例2 刚架ABCD上作用分
D
布 载 荷 q， 尺 寸 如 图 。 对
于刚架受力分析。
b A
解： 1) 取刚架ABCD为研究对
a z
y ( a) q
照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来 简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要 注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与 之相反，不要把箭头方向画错。
4、受力图上只画外力，不画内力：一个力，属于外
力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系 统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象 的外力。
4）刚架
结构计算简图
5）组合结构
§2-3 物体受力分析
概念
分析作用于物体上的外力以及它们的作用位置 和方向,这个过程称为受力分析。
表示物体所受全部外力（包括主动力和约束反 力）的简图即为物体的受力图。
选取合适的研究对象与正确画出受力图是解决 力学问题的前提和依据。
§2-3 物体受力分析
作受力图的步骤 1.取分离体。 2.画出对象所受的全部主动力。 3.在存在约束的地方，按约束类型逐一画出 约束反力。
§2-1 约束和约束力
圆柱铰链
铰
§2-1
固定铰支座
A
约束和约束力
FAy
A
FAx
A

A
FAx

FAy
§2-1 约束和约束力
固定铰支座
§2-1 约束和约束力
固定铰支座
§2-1 约束和约束力
活动铰支座
A
FA
B
FB
C
FC
§2-1
活动铰支座
约束和约束力
§2-1
活动铰支座
整体的受力图。
P
A
O
DB
C
§2-3 物体受力分析
解: (1) 取管道O为研究对象
P
A
O
ND
(2) 取斜杆BC为研究对象
C
RB B
C
RC
二力杆
P
O
DB
§2-3 物体受力分析
P
(3) 取水平杆AB为研究对象
A
O
DB
FA
ND´
A
FAX
D
B
C
FAy
RB´
P
O
C ND
RB RC
B 三力平衡汇交定理
§2-3 物体受力分析
§2-3 物体受力分析
5、受力图上不能再带约束：即受力图一定要画在分
离体上。
6、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部 一致，相互协调，不能相互矛盾：对于某一处的约束
反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图 上要与之保持一致。
7、正确判断二力构件
(4)取整体为
研究对象：
P
A
O
D
FAX B
A FAy
ND´
D
B
RB´ P
C
RB
B FAX
A
O
DB
FAy
C
RC
RC C
§2-3 物体受力分析
(4)取整体为
研究对象：
P
A
O
D
RB C
FAX B
B
A
FAy FA
A
C
RC
RC C
ND´
D
B
RB´ P
O
DB E
§2-3 物体受力分析
画受力图应注意的问题
1、不要漏画力：除重力、电磁力外，物体之间只有通
过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体） 都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力 的方向由约束类型而定。
2、不要多画力：要注意力是物体之间的相互机械作用。
因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是 哪一个施力体施加的。
§2-3 物体受力分析
3、不要画错力的方向：约束反力的方向必须严格地按
约束和约束力
§2-1 约束和约束力
4、链杆约束
C A
FA A
B B
FB
§2-1 约束和约束力
链杆约束的约束力沿两铰 链中心连线，指向不定。
§2-1 约束和约束力
连杆支座
翻斗车
§2-1 约束和约束力
5、球铰支座
A
B
z

A
FAy FAx
A
FAz
y
x
光滑球铰链约束实例
§2-1 约束和约束力
B
遮雨蓬
§2-1 约束和约束力
固定端约束实例
P
§2-1 约束和约束力
固定端约束实例
§2-2 结构计算简图
1、结构计算简图
在工程设计中对结构进行力学分析时，需要一 个图形，这个图形与实际结构不可能完全一样，因 此必须对实际结构进行抽象和简化，用以代替原结 构进行结构的力学分析、计算的简化图形叫结构的 计算简图 。抽象和简化必须遵循以下原则：
象2) 建立坐标系如图(a)
D
3) 受力分析如图(b)
b
FAx
z
A
a FAy
(b)
C B
x
C
B x FB
§2-3 物体受力分析
例3 由水平杆AB和斜杆BC构成的管道支架如图
所示。在AB杆上放一重为P的管道。A,B,C处都
是铰链连接。不计各杆的自重 ,各接触面都是光
滑的。试分别画出管道O,水平杆AB,斜杆BC及
A

FA

PA
A

FA
C
PA
A PA
A C
FC
§2-1 约束和约束力
§2-1 约束和约束力
F
§2-1 约束和约束力
3、铰连接与铰支座
圆柱铰链
C
A
B
F (1)
Cy
C

F (1) Cx
FAy
A
FAx
F (2)
Cx
F (2)
Cy
C
FBy
B
FBx
§2-1 约束和约束力 恐龙骨骼的铰链连接
1）正确反映结构的实际受力情况，使计算结果与 实际情况比较吻合；
2）略去次要因数，便于分析和计算。